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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schmelzen und Läutern von Glas.
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Die Teilung von Schmelzwannen in Schmelz- und Läuterbereich durch Wälle aus keramischen Blöcken wird insbesondere in der Schmelztechnologie für Spezialgläser schon lange angewandt und ist beispielsweise aus der
US 3,771,986 bekannt. Durch zwangsweise Führung kälterer Glasbodenschichten über ein Wehr gelangt das Glas in heiße Oberflächenbereiche, die je nach Höhe des Wehres besonders günstige Läuterbedingungen durch hohe Temperatur und dünne Glasschichten bedeuten. Ein Problem liegt in der zeitlichen Abnutzung der keramischen Blöcke durch Korrosion, wodurch die Überströmungsschicht zunimmt und der Blasenaustritt erschwert wird.
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Zur Erhöhung der Lebensdauer von keramischen Wällen wurden verschiedene Kühlvarianten mit Luft oder Wasser angedacht, wobei beispielsweise horizontale oder vertikale Kühlbohrungen in den Wallblöcken zum Einsatz kamen. Jedoch kann auch mit derartigen Maßnahmen die fortlaufende Reduzierung der Wallhöhe nur verzögert und nicht vermieden werden.
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Vor diesem Hintergrund wurden Teilkonstruktionen aus korrosionsbeständigen Refraktärmetallen wie Molybdän oder Wolfram in Wällen angedacht, wie dies beispielsweise aus der
DE 102 36 521 B4 hervorgeht. Allen derartigen bekannten Lösungen ist gemein, dass neben den Refraktärmetall-Teilkonstruktionen auch keramische Blöcke vorhanden waren, die durch die Refraktärmetall-Teilkonstruktionen geschützt oder diese stützen sollten. Daher kommt es nach wie vor zu einer Korrosion der keramischen Blöcke und somit sowohl zu einer Abnutzung als auch zu einem unerwünschten Materialeintrag von beispielsweise ZrO
2 in das Glas.
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Ziel der Erfindung ist es, eine Wallkonstruktion bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile vermeidet.
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Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Schmelzen und Läutern von Glas mit einer Wanne, in der sich ein Läuterwall befindet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Läuterwall mehrere horizontal nebeneinander stehende Flügel aufweist, deren Ebene quer zur Flussachse der Wanne verläuft, wobei die Flügel wenigstens teilweise aus einem korrosionsbeständigen Material bestehen und wobei wenigstens ein Teil der Flügel derart beweglich an der Vorrichtung gehalten ist, dass durch eine Bewegung eine Öffnung im Wall gebildet werden kann.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Wall aus den Flügeln besteht. Insoweit ist vorgesehen, dass der Wall keine zusätzlich zu den Flügeln vorhandene Ausformung aus einem feuerfesten keramischen Material wie beispielsweise Cr2O3 umfasst, wie dies im Stand der Technik üblich ist. Durch die Möglichkeit, anhand einer Bewegung zumindest eines Flügels reversibel eine Öffnung im Wall bilden zu können, kann in einem Füllstadium des Schmelz- und Läutervorgangs, in dem die Wanne noch nicht bis zum Sollstand mit Glasschmelze gefüllt ist, Glasschmelze durch den Wall hindurchtreten. So wird verhindert, dass ein großer statischer Druck auf den Flügeln lastet, was eine zusätzliche Schutz- und Stützkonstruktion aus einem feuerfesten keramischen Material verzichtbar macht.
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In einer Ausführungsform haben die Flügel die Form vorzugsweise rechteckiger Platten haben.
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In einer Ausführungsform stehen die Flügel senkrecht oder annähernd senkrecht in der Wanne.
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Vorzugsweise sind alle Flügel identisch dimensioniert und/oder aufgebaut. annähernd senkrecht bedeutet beispielsweise, dass die Abweichung von der Vertikalen weniger als 15° beträgt.
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In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem korrosionsbeständigen Material um eine molybdän- und/oder wolframhaltige Metalllegierung. Generell kommen Materialien in Frage, die gegenüber Korrosion durch eine Glasschmelze beständig sind.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Flügel nur einen Freiheitsgrad hat, vorzugsweise einen Translationsfreiheitsgrad in vertikaler Richtung. Ein Kippen des Flügels aus seiner vorzugsweise senkrechten Position ist vorzugsweise nicht möglich.
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In einer Ausführungsform ist wenigstens ein Teil der Flügel derart beweglich in der Vorrichtung gehalten, dass sie in vertikaler Richtung derart auf- und ab verschoben werden können, dass durch Anheben eine Öffnung zwischen Flügel und Wannenboden gebildet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Flügel derart beweglich in der Vorrichtung gehalten ist, dass sie derart um ihre Vertikalachse geschwenkt werden können, dass eine Öffnung zwischen den Flügeln gebildet werden kann.
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In einer Ausführungsform ist wenigstens ein Teil der Flügel elektrisch mit einer Spannungsquelle verbunden und kann als Elektrode dienen. Gemeinsam mit Gegenelektroden, die beabstandet vom Wall in der Wanne angeordnet sein können und beispielsweise als vorzugsweise senkrecht in der Wanne stehende Stabelektroden ausgebildet sein können, kann ein Stromkreislauf durch die leitende Glasschmelze gebildet werden. Dies dient der Erzeugung eines Booster-Effekts im Schmelz- und Läuterprozess. Der Boosting-Effekt kann daher gegenüber bekannten Konstruktionen näher an den Wall herangetragen werden, was zu Vorteilen in der Glasqualität führen kann.
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In einer Ausführungsform sind die Flügel an einem vorzugsweise vertikal in der Wanne stehenden Stab befestigt, der aus einer Öffnung im Wannenboden ragt. Der Stab kann aus einem leitfähigen Material gefertigt sein oder eine Leitung umfassen, um die Flügel elektrisch mit einer Spannungsquelle zu verbinden. Der Stab kann so an der Vorrichtung gelagert sein, dass er entlang seiner Achse aus dem Wannenboden aus und eingefahren werden kann und/oder um seine Achse gedreht werden kann, um die Flügel zu bewegen.
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Im Wannenboden oder unterhalb des Wannenbodens können Halter angeordnet sein, an welchen die Stäbe beweglich gehalten sind. Vorzugsweise stehen diese Halter mit einer Spannungsquelle in Kontakt und halten zumindest einen Teil der Flügel bzw. Stäbe so, dass eine elektrische Verbindung gebildet wird. Im Bereich der Halter kann im oder unterhalb des Wannenbodens ein Leitungssystem für eine Fluidkühlung der Halter und ggf. auch des Bodenbereichs in der Nähe des Walls und/oder des Walls angeordnet sein.
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In einer Ausführungsform sind die Flügel alle in derselben Ebene angeordnet.
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In einer Ausführungsform sind zwischen den Flügeln gebildete Spalte abgedichtet, vorzugsweise dadurch, dass ein an der Seitenkante eines Flügels befestigter Steg vorgesehen ist, der über die Seitenkante hinaus steht und den Spalt und vorzugsweise auch einen Teil der Fläche des benachbarten Flügels überdeckt. Der Steg erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Höhe des Flügels. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass durch zwei an gegenüber liegenden Oberflächen des Flügels angeordnete derartige Flügel eine Nut an der Seitenkante des Flügels gebildet wird, und dass die angrenzende Seitenkante des benachbarten Flügels in dieser Nut aufgenommen ist.
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In einer Ausführungsform ist im Wannenboden ein in Querrichtung der Wanne verlaufender und in der Ebene der Flügel liegender Dichtkanal eingeformt, in den die Unterkanten der Flügel eintauchen können.
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In einer Ausführungsform sind in den Seitenwänden der Wanne vertikal verlaufende und in der Ebene der Flügel liegende Dichtkanäle eingeformt, in denen die nach außen gerichteten Seitenkanten der am Rand des Wall angeordneten Flügel eintauchen können.
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In einer Ausführungsform ist der Boden im Bereich des Walls gegenüber dem Wannenboden etwas erhöht, um den Dichtkanal und/oder den Halter und ggf. das Kühlsystem aufzunehmen.
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In einer Ausführungsform können die Flügel zumindest Teilweise mit einer Oxidationsschutzschichte überzogen sein, welche beispielsweise ein Silicium-Bor Carbid umfassen kann.
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Vor dem eingangs genannten Hintergrund betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zum Schmelzen und Läutern von Glas unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass in einem Füllstadium, in dem die Wanne noch nicht bis zum Sollstand mit Glasschmelze gefüllt ist, wenigstens ein Teil der Flügel so eingerichtet wird, dass eine Öffnung im Wall gebildet wird. Alternativ oder zusätzlich sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass zu Beginn eines Betriebsstadiums, in dem die Wanne bis zum Sollstand mit Glasschmelze gefüllt ist, alle Flügel so eingerichtet werden, dass keine Öffnung im Wall gebildet wird.
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Beispielsweise kann durch Anheben wenigstens eines Teils der Flügel im Füllstadium mindestens eine Öffnung zwischen Flügel und Wannenboden freigegeben werden. Alternativ kann im Füllstadium durch Verschwenken von wenigstens einem Teil der Flügel um deren vertikale Achsen mindestens eine Öffnung zwischen den Flügeln gebildet werden.
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Zu Beginn des Betriebsstadiums kann durch Absenken desjenigen Teils der Flügel, die im Füllstadium angehoben wurden, die mindestens eine Öffnung zwischen Flügel und Wannenboden geschlossen werden. Vorzugsweise werden die Flügel so weit abgesenkt, dass deren Unterkanten in die Dichtkanäle eintauchen. Alternativ kann zu Beginn des Betriebsstadiums durch Rückverschwenken desjenigen Teils der Flügel, die im Füllstadium um deren vertikale Achsen gedreht waren, die mindestens eine Öffnung zwischen den Flügeln geschlossen werden.
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In einer Ausführungsform wird an wenigstens einem Teil der Flügel im Betriebsstadium eine elektrische Spannung angelegt wird.
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So kann im Betriebsstadium ein Stromkreislauf durch die leitende Glasschmelze gebildet werden, um durch Widerstandsheizen einen Booster-Effekts im Schmelz- und Läuterprozess zu erzeugen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiel. In den Figuren zeigen:
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1: einen Wall einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während deren Betriebsstadium;
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2: den Wall während einem Füllstadium der Vorrichtung; und
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3: eine Draufsicht auf einen Flügel des Walls
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Der Wall der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Figuren allgemein mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Er erstreckt sich über die gesamte Breite der Schmelz- und Läuterwanne, von der in der Figur lediglich ein kurzes und in Querrichtung herausgeschnittenes Stück dargestellt ist.
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Der Wall 1 wird durch mehrere nebeneinander stehende Flügel 2 gebildet, welche die Form rechteckiger Platten annehmen. Die Platten 2 haben beispielsweise eine Dicke von zwischen 8 und 16 mm, eine Breite von zwischen 500 und 600 mm und eine Höhe von zwischen 600 und 1000 mm. Die Platten 2 bestehen aus einer korrosionsbeständigen Molybdän-Legierung.
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In den Seitenwänden 5 bzw. im Boden 4 und der Wanne 3 sind vertikale bzw. horizontale Kanäle 6a und 6b bzw. 6c ausgenommen, in welchen die anliegenden Kantenbereiche der Flügel aufgenommen sind. In den vertikalen Kanälen 6a und 6b sind die nach außen zeigenden Seitenkanten der Randflügel 2 aufgenommen. Im horizontalen Kanal 6c sind, im in 1 gezeigten Zustand, die Unterkanten aller Flügel aufgenommen. So wird die Dichtigkeit im Übergangsbereich zwischen Wall 1 und Wanne 3 gegenüber einem Durchtritt der Glasschmelze gewährleistet.
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Um eine Dichtigkeit innerhalb des Walls 1 im Übergangsbereich zwischen angrenzenden Flügeln 2 zu gewährleisten, ist vorgesehen, an gegenüberliegenden Oberflächen einer Seitenkante der Flügel 2 die Stege 7a und 7b anzubringen. Die Stege 7a und 7b können beispielsweise an die Flügel 2 angeschraubt werden. Nur eine der am Rand angeordneten Flügel weist keine derartigen Stege auf. Die Stege 7a und 7b ragen über die Seitenkante des Flügels 2 hinaus und bilden in der Verlängerung der Flügelebene eine Nut 8, die beispielsweise zwischen 3 und 7 mm tief sein kann. In dieser Nut 8 ist die angrenzende Seitenkante des benachbarten Flügels 2 vertikal verschiebbar aufgenommen, wobei das Spiel beispielsweise zwischen 2 und 3 mm betragen kann. Die Stege 7a und 7b sind aus demselben Material gefertigt wie die Flügel 2.
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Jeder der Flügel 2 ist entlang der vertikalen Symmetrieachse an einem vertikal aus dem Wannenboden ragenden Stab 9 befestigt. Die Flügel 2 können beispielsweise an den zugehörigen Stäben 9 festgeschraubt sein. Die Stäbe 9 sind ebenfalls aus dem gleichen Material gefertigt wie die Flügel 2. Sie können beispielsweise einen Durchmesser von zwischen 60 und 100 mm haben und zur besseren Befestigung der Flügel 2 einseitig abgeflacht sein.
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Die Stäbe 9 sind vertikal verschiebbar in einer Öffnung 10 im Wannenboden 4 versenkt. Im bzw. unterhalb des Wannenbodens 4 befinden sich Halterungen 11 für die Stäbe 9, welche die Stäbe 9 an zwei Punkten fixieren und so ausgebildet sind, dass die Stäbe 9 in vertikaler Richtung auf und ab bewegt werden können. Ferner sind die Halterungen 11 mit einer in der Figur nicht näher dargestellten elektrischen Spannungsquelle verbunden und so ausgebildet, dass die Spannungsquelle elektrisch mit den Stäben 9 und letztendlich mit den Flügeln 2 verbunden wird.
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Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in Betrieb genommen wird, d. h. wenn die Wanne 3 noch nicht vollständig mit einer Glasschmelze gefüllt ist, wird ein Teil der Flügel 2, wie dies aus 2 ersichtlich ist, durch Ausfahren der jeweiligen Stäbe 9 aus der Öffnung 10 angehoben. Durch das Anheben der Flügel 2 werden zwischen dem Wannenboden 4 und der Unterkante der Flügel 2 Öffnungen 12 gebildet, durch welche die Glasschmelze von der Vorlaufseite auf die Rücklaufseite des Walls 1 fließen kann. So der Aufbau eines statischen Drucks gegen den Wall 1 vermieden, wenn die Wanne 3 noch nicht vollständig mit Glasschmelze gefüllt ist und noch kein Überlauf auf die Rücklaufseite des Walls 1 stattfindet. Auf mechanische Stützvorrichtungen für die Flügel 2 kann daher verzichtet werden kann.
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Sobald die Wanne 3 bis zum Sollstand mit Glasschmelze gefüllt ist, sodass ein Überlauf stattfindet, werden die angehobenen Flügel 2 nach unten gezogen, sodass deren Unterkante in den Kanal 6c versenkt wird, wie dies in 1 dargestellt ist. Auf diese Weise ist der Wall 1 abgedichtet und bildet eine vollständige Barriere während des Schmelz- und Läutervorgangs in der Wanne 3. Der Sollstand der Glasschmelze kann beispielsweise so eingestellt werden, dass die Überströmhöhe 100 bis 150 mm beträgt.
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Da die Flügel 2 anhand des elektrisch leitenden Stabes 9 und der elektrisch leitenden Halterung 11 mit einer Spannungsquelle verbunden sind, können diese im Betrieb der Vorrichtung neben ihrer Funktion als Wall 1 auch eine Funktion als Booster-Elektrode erfüllen. Denn mittels dieser Flügelelektroden kann im Zusammenspiel mit Gegenelektroden, beispielsweise mit in einigem Abstand vom Wall angeordneten Stabelektroden, ein Stromfluss durch die Glasschmelze erzeugt werden, wodurch die Glasschmelze in unmittelbarer Umgebung des Walls geheizt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3771986 [0002]
- DE 10236521 B4 [0004]
